Introduzione alla fisica delle interazioni fondamentali

Oggetto:

Introduzione alla fisica delle interazioni fondamentali

Oggetto:

Introduction to the physics of fundamental interactions

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice dell'attività didattica

FIS0134

Docente

Prof. Gian Piero Passarino (Titolare del corso)

Corso di studi

008703 Laurea in Fisica

Anno

3° anno

Periodo didattico

Secondo semestre

Tipologia

C=Affine o integrativo

Crediti/Valenza

SSD dell'attività didattica

FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici

Modalità di erogazione

Tradizionale

Lingua di insegnamento

Italiano

Modalità di frequenza

Facoltativa

Tipologia d'esame

Orale

Oggetto:

Obiettivi formativi

L'obiettivo del corso e` quello di introdurre lo studente alla fisica delle interazioni fondamentali, cioe` le interazioni o forze della natura che permettono di descrivere i fenomeni fisici a tutte le scale di distanza e di energia (interazione elettromagnetica, debole, forte e gravitazionale).
Sebbene ci sia ancora molto da imparare, oggi abbiamo una struttura teorica coerente ed unificata che e` troppo eccitante ed importante per non essere integrata nel curriculum della LT.
Per riassumere, il corso descrivera` cio` che e` stato scoperto e compreso circa i costituenti della materia le leggi alle quali sono soggetti e le forze che agiscono su di loro. Tutto questo cercando il giusto compromesso tra il rigore matematico e le approssimazioni fenomenologiche.

english

.The course deals with an introduction to the physics of fundamental interactions.
In physics, the fundamental interactions, also known as fundamental forces, are the interactions that do not appear to be reducible to more basic interactions. There are four fundamental interactions known to exist: the gravitational and electromagnetic interactions, which produce significant long-range forces whose effects can be seen directly
in everyday life, and the strong and weak interactions, which produce forces at minuscule, subatomic distances and govern nuclear interactions.
Although we obviously have much more to learn, there now exists a coherent and unified theoretical structure that is simply too exciting and important to save for graduate school, the time has come to integrate elementary particle physics into the standard undergraduate curriculum.
To summarize, the course will describe what has been discovered and understood about the costituents of matter, the laws to which they are subjected, and the forces that act on them. All of this managing to find the right balance between mathematical rigor and approximated phenomenological applications.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente sara` in grado di sviluppare semplici applicazioni della teoria quantistica alla fisica delle interazioni fondamentali, in particolare con riferimento a processi di urto ad alta energia.
Lo studente imparera` come si costruiscono i modelli delle interazioni fondamentali e sara` in grado di descrivere le loro conseguenze fenomenologiche.
Questo corso servira` agli studenti della LT vuoi come approccio primario o come preparazione per una trattazione piu` sofisticata a livello di LM.

The student will be able to develop simple applications of Quantum Theory to physics of fundamental interactions, in particular with reference to high energy collision processes. The student will learn how to build models of fundamental interactions and how to describe their phenomenological consequences.
This course will be of use to beginning graduate students, either as a primary approach, or as preparation for a more sophisticated treatment.

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Lezioni frontali qualora possibile.

Class-taught lessons if at all possible.

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale.

Oral Examination.

Oggetto:

Attività di supporto

Le lezioni verranno registrate e le note relative messe in rete.

Lectures will be recorded and notes distributed.

Oggetto:

Programma

Introduzione (elementare) ai diagrammi di Feynman. Introduzione storica alle particelle elementari. Dalla meccanica quantistica alla fisica nucleare. Teorie di campo o come le particelle sono fatte e come scompaiono. Dinamica delle particelle elementari. Simmetrie. Elettrodinamica. Inizio delle nuove macchine acceleratrici. Una nuova epoca, nuove forme di materia. Tempi moderni, dal 1960 al 1983, interazioni deboli ed interazioni forti. Gli sviluppi piu` recenti.

Per sintetizzare: la fenomenologia della fisica delle interazioni fondamentali costituisce il legame tra teoria ed esperimenti. Data una certa teoria la fenomenologia si prende cura di calcolare i valori aspettati per ogni osservabile.

Feynman diagrams, an elementary introduction. Historical introduction to the elementary particles. From quantum mechanics to nuclear physics. Quantum fields, or how particles are made and how they disappear. Elementary particle dynamics. Symmetries. Quantum Electrodynamics. Electodynamics of quarks and hadrons.

Essay on modern times, 1960 - 1983, weak interactions, strong interactions.
Recent developments.

To summarize: the phenomenology of physics of fundamental interactions constitutes the link between theory and experiments in particle physics. Given a certain theory, the phenomenology takes care of calculating the expected value for a given observable in a given experiment: for example, the rate of production of a certain species of particles, or their lifetime, or their decay rate into a channel or another, and more.

Descrizione